Electromagnetische Straling

Energie die in de vorm van periodieke oscillaties van elektrische en magnetische velden door de ruimte wordt gestuurd, of uitgestraald, wordt elektromagnetische straling genoemd. (Figuur blz. 2). Enkele vormen van elektromagnetische straling zijn weergegeven in figuur 4. In vacuüm reizen alle vormen van elektromagnetische straling – of het nu microgolven, zichtbaar licht of gammastralen zijn – met de snelheid van het licht (c), de snelheid waarmee alle vormen van elektromagnetische straling in vacuüm reizen, een fundamentele natuurkundige constante met een waarde van 2,99792458 × 108 m/s (dat is ongeveer 3,00 ×108 m/s of 1,86 × 105 mi/s). Dit is ongeveer een miljoen keer sneller dan de geluidssnelheid.

Omdat de verschillende soorten elektromagnetische straling allemaal dezelfde snelheid (c) hebben, verschillen ze alleen in golflengte en frequentie. Zoals te zien is in de figuur en de tabel, varieert de golflengte van de bekende elektromagnetische straling van 101 m voor radiogolven tot 10-12 m voor gammastralen, die worden uitgezonden door kernreacties. Aan de hand van onderstaande vergelijking kan men zien dat de frequentie van elektromagnetische straling omgekeerd evenredig is met de golflengte:

Zo is de frequentie van radiogolven ongeveer 108 Hz, terwijl de frequentie van gammastralen ongeveer 1020 Hz is. Zichtbaar licht, dat wil zeggen elektromagnetische straling die met het menselijk oog kan worden waargenomen, heeft een golflengte tussen ongeveer 7 × 10-7 m (700 nm, of 4,3 × 1014 Hz) en 4 × 10-7 m (400 nm, of 7,5 × 1014 Hz). Merk op dat wanneer de frequentie toeneemt, de golflengte afneemt; c is een constante die gelijk blijft. Evenzo geldt dat wanneer de frequentie afneemt, de golflengte toeneemt.

Leer vergelijking 5.2.1 en de snelheid van het licht (met eenheden) uit het hoofd. Daarnaast is het belangrijk te weten welke kant van het elektromagnetisch spectrum dodelijk is.

Licht gedraagt zich ook als een pakketje energie. Het blijkt dat bij licht de energie van het “energiepakket” evenredig is met de frequentie ervan.

Zichtbaar licht is in wezen onschadelijk voor onze huid, maar ultraviolet licht, met golflengten van ≤ 400 nm, heeft voldoende energie om ernstige schade aan onze huid toe te brengen in de vorm van zonnebrand. Omdat de ozonlaag zonlicht met golflengten van minder dan 350 nm absorbeert, beschermt zij ons tegen de schadelijke effecten van hoogenergetische ultraviolette straling.

In deze cursus zullen we geen energieberekeningen maken. U moet de relatie tussen frequentie en energie kennen. Ook moet u zich realiseren dat straling met een korte golflengte gepaard gaat met een hoge energie.

De energie van elektromagnetische straling neemt toe met toenemende frequentie en afnemende golflengte.